EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO

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1 Equação do Gás Ideal EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO 01 (UFSCar-SP) Tem-se 0,8 mol de um gás ideal, ocupando o volume de 8,2 litros. Sabendo que a pressão exercida é de 5 atm, calcule em que temperatura o gás se encontra. Dado: R = 0,082 atm.l.mol -1.K -1 a) 273 C b) 625 C c) 352 C d) 273K e) 352K 02 (UFPa-PA) Quantas moléculas de CO 2 ocupam o volume de 15 litros sob pressão de 0,82 atm a 27 C? Dado: R = 0,082 atm.l/mol.k a) 0, b) 3, c) 6, d) 6, e) 6, Portal de Estudos em Química (PEQ) Página 1

2 03 (Osec-SP) Um recipiente submetido à pressão de 4 atm e à temperatura de 27 C, contém 0,20 mol de CO 2. Este recipiente foi aberto ao nível do mar à temperatura de 300 K. Pode-se concluir que o número de mol de gás expelido do reservatório foi: a) 0,20 b) 0,17 c) 0,03 d) 0,15 e) 0,05 04 (Fuvest-SP) Têm-se três cilindros de volumes iguais e à mesma temperatura, com diferentes gases. Um deles contém 1,3 kg de acetileno (C 2 H 2 ), o outro 1,6 kg de óxido de dinitrogênio (N 2 O) e o terceiro 1,6 kg de oxigênio (O 2 ). Comparando-se as pressões dos gases nesses três cilindros, verificase que: Massas molares (g/mol): C 2 H 2 = 26; N 2 O = 44; O 2 = 32. a) são iguais apenas nos cilindros que contêm C 2 H 2 e O 2. b) são iguais apenas nos cilindros que contêm N 2 O e O 2. c) são iguais nos três cilindros. d) é maior no cilindro que contém N 2 O. e) é menor no cilindro que contém C 2 H (Uerj-RJ) O gás natural proveniente da bacia petrolífera de Campos é constituído basicamente por gás metano (CH 4 ). Se o volume consumido por uma residência for de 30m 3 de CH 4 (g), à temperatura de 27 C e pressão de 1 atmosfera, a massa consumida desse gás, em kg, será de: Dado: R = 0,082 atm.l.mol -1.K -1 ; H = 1; C = 12 a) 13,60 b) 15,82 c) 19,51 d) 22,40 06 (UFPB-PB) Um recipiente aberto contém um gás ideal a 27 C. A temperatura para a qual esse gás deve ser aquecido, de modo que 2/3 do número de moléculas permaneçam no recipiente, é: a) 100 K b) 300 K c) 450 K d) 180 K e) 280 K 07 (UEL-PR) Um manômetro adaptado à válvula de um cilindro de extintor de incêndio de volume interno m 3 acusava 1,4 MPa (megapascal) para o gás propelente nele contido (N 2 ) a 27 C. Após acionado, a pressão caiu para 1,0 MPa, após o equilíbrio térmico ter sido novamente atingido a 27 C. O número de moléculas de N 2 que escaparam do extintor com o acionamento foi da ordem de: Dados: R = 8,31 Pa.m 3.K -1.mol -1 ; 1 MPa = 106 Pa a) b) c) d) e) Portal de Estudos em Química (PEQ) Página 2

3 08 (PUC-Campinas-SP) A massa de oxigênio necessária para encher um cilindro de capacidade igual a 25 litros, sob pressão de 10 atm e a 25 C é de: Dados: Massa molar de O 2 = 32 g/mol; Volume molar de gás a 1 atm e 25 C = 25 L/mol a) 960 g b) 320 g c) 48 g d) 32 g e) 16 g 09 (ESPM-SP) Qual é o volume, em litros, ocupado por 5 mols de hidrogênio a 3 C e 3,69 atm de pressão? (Dado: R = 0,082 atm.l.mol -1.K -1 ) 10 (Fatec-SP) Qual é o número de moléculas de um gás qualquer, existente em 8,2 L do mesmo, à temperatura de 127 C e à pressão de 6 atm? (Dado: R = 0,082 atm.l.mol -1.K -1 ) Portal de Estudos em Química (PEQ) Página 3

4 EXERCÍCIOS PROPOSTOS 11 (Fatec-SP) Qual a massa de CO 2 existente em 8,2 L desse gás, submetido à temperatura de 27 C e pressão de 3 atm? (Dados: R = 0,082 atm.l.mol -1.K -1 ; massa molar do CO 2 = 44 g.mol -1 ) 12 (UFRJ-RJ) Necessita-se armazenar certa quantidade de oxigênio gasoso. A massa do gás é de 19,2 g, à temperatura de 277 C e à pressão de 1,5 atm. O único recipiente capaz de armazená-lo terá aproximadamente o volume de: (Dados: massa molar de O 2 = 32 g.mol-1; R = 0,082 atm.l.mol -1.K -1 ) a) 4,50 L b) 9,00 L c) 18,0 L d) 20,5 L e) 36,0 L 13 (Fuvest-SP) Indique os cálculos necessários para a determinação da massa molecular de um gás, sabendo que 0,800 g desse gás ocupa o volume de 1,12 L a 273 C e 2,00 atm. Qual valor se encontra para a massa molecular desse gás? (Dado: R = 0,082 atm.l.mol -1.K -1 ) 14 (Fesp-SP) A 75 C e 639 mmhg, 1,065 g de uma substância ocupa 623 ml no estado gasoso. A massa molecular da substância é: (Dado: R = 62,3 mmhg.l.mol -1.K -1 ) a) 58 g/mol. b) 0,058 g/mol. c) 12,5 g/mol. d) 18,36 g/mol. e) 0,0125 g/mol. 15 (Fameca-SP) Um gás diatômico ideal (X 2 ) está confinado em um recipiente de 200 L, a uma temperatura de 127 C e à pressão de 3,28 atm. O número de átomos existente dentro do recipiente é: Dado: constante de Avogadro = 6, a) 1, b) 7, c) 9, d) 4, e) 2, Portal de Estudos em Química (PEQ) Página 4

5 16 (UEFS-BA) Sendo R = 0,082 atm.l/mol.k, 142 g de uma substância gasosa, à pressão de 2,98 atm e à temperatura de 25 C, ocupam um volume de ml. A massa molecular dessa substância é, aproximadamente: a) 16,4 b) 35,5 c) 72,7 d) 229,4 e) (Vunesp-SP) Magnésio metálico reagiu com HCl suficiente para produzir 8,2 litros de gás hidrogênio, medidos à temperatura de 27 C. A pressão do gás foi de 1,5 atmosfera. Quantos mols de hidrogênio foram produzidos? (Dados: constante geral dos gases = 0,082 atm.l/mol.k) a) 0,5 b) 2,73 c) 5,56 d) 380 e) 0,37 18 (PUC-SP) Para a realização de um experimento, será necessário encher de gás um balão de 16,4 L que a 127 C suporta a pressão máxima de 2,0 atm. Nestas condições, a quantidade mais adequada para encher o balão é: Dados: H = 1; C = 12; S = 32; R: 0,082 atm.l/mol.k a) 10 g de hidrogênio b) 24 g de metano (CH 4 ) c) 45 g de etano (C 2 H 6 ) d) 64 g de dióxido de enxofre e) 78 g de acetileno (C 2 H 2 ) 19 (FAAP-SP) Numa embalagem plástica de 2 L, que pode suportar uma pressão interna de até 5 atm, foi embalado a vácuo um sólido que ocupa o espaço de 1 L. Devido a um erro de processamento, o produto sólido sofreu fermentação, que liberou 11 g de CO 2 na temperatura de 27 C. Observa-se que: a) não haverá ruptura da embalagem. b) haverá ruptura da embalagem. c) o CO 2 liberado não irá alterar a pressão interna na embalagem. d) o rompimento só ocorreria se a temperatura fosse elevada acima de 127 C. e) o rompimento não ocorreria, mesmo que a temperatura fosse elevada acima de 127 C. 20 (FCMSC-SP) Considere o número igual de moléculas de dois gases, respectivamente, com moléculas diatômicas e triatômicas. Qual a relação entre os volumes desses gases quando medidos nas mesmas condições de pressão e temperatura? a) 1:3 b) 3:1 c) 1:1 d) 2:3 e) 3:2 Portal de Estudos em Química (PEQ) Página 5

6 21 (FAAP-SP) Na respiração normal de adulto, num minuto, são inalados 4,0 litros de ar, medidos a 25 C e 1 atm de pressão. Um mergulhador a 43 m abaixo do nível do mar, onde a temperatura é de 25 C e a pressão de 5 atmosferas, receberá a mesma massa de oxigênio se inalar a) 4,0 litros de ar. b) 8,0 litros de ar. c) 32 litros de ar. d) 20 litros de ar. e) 0,8 litros de ar. 22 (Vunesp-SP) Durante o transporte do etano gasoso (C 2 H 6 ) em um caminhão tanque com capacidade de 12,3m 3, à temperatura de 23 C, houve um acidente e verificou-se uma queda de pressão de 0,6 atm. Admitindo-se a temperatura constante, calcule a massa de etano perdida no ambiente. Dados: massas atômicas: C = 12,0 ; H = 1,01 ; O = 16,0 ; constante dos gases: R = 0,082 atm.l.mol -1.K Um balão A contém 4 g de O 2 a uma dada temperatura e pressão; um balão B, cuja capacidade é igual a 3/4 da do primeiro, contém N 2 à mesma temperatura que o O 2, a pressão do N 2 é 4/5 da do O 2. Qual é a massa de N 2 no balão B? 24 (Vunesp-SP) Se todo o ozone (O 3 ) da camada de 20 km de espessura, situada bem acima da superfície da Terra (estratosfera), fosse coletado e submetido à pressão de 1 atm, ele ocuparia uma camada na superfície da Terra de 3 mm de espessura. A temperatura média na superfície da Terra é de 20 C, na estratosfera é de 40 C e a superfície da Terra tem uma área de km 2. Dados: Massa atômica: O = 16; constante universal dos gases R = 0,082 atm.l.mol -1.K -1 ; 1 m 3 = 103 litros a) Por que a camada rarefeita de ozone é mais espessa do que o mesmo gás na superfície da Terra? Escrever a equação matemática que representa essa relação. b) Calcular a massa aproximada de ozone ao redor da Terra. Portal de Estudos em Química (PEQ) Página 6

7 25 Dois balões de igual capacidade, A e B, mantidos à mesma temperatura, contêm massas iguais de H 2 (g) e O 2 (g), respectivamente. A pressão do H2(g) no balão é igual a 1,20 atm. Calcule a pressão de O2(g) no balão B. 26 (FAAP-SP) Em um recipiente A de 30 L de capacidade, está contido H 2 (g) a 0,82 atm e 27 C. Determine a massa de O 2 (g) necessária a ser colocada em outro recipiente B, de mesmo volume que A, de modo a se ter para o O 2 as mesmas condições de P e T apresentadas pelo H 2. Dados: R = 0,082 atm.l.mol -1.K -1 ; H=1; O = (Unicamp-SP) O gás oxigênio é comercializado em cilindro de 50 dm 3 e apresenta à temperatura ambiente uma pressão de 200 atm. Dado: constante dos gases ideais = 0,082 atm.dm 3.mol -1.K -1 ; O = 16 a) Qual a massa de oxigênio contida no cilindro, supondo uma temperatura ambiente de 27 C? b) Que volume o oxigênio contido no cilindro ocuparia na mesma temperatura e à pressão de 1,0 atm? 28 (FCC-BA) Em um cilindro há um gás sob pressão de 5,0 atm à temperatura T. Em outro cilindro, de mesma capacidade, há outro gás sob pressão de 40 atm, também à temperatura T. Em relação ao primeiro cilindro há, no segundo cilindro, um número de moléculas: a) 10 vezes maior. b) 8 vezes maior. c) 10 vezes menor. d) 8 vezes menor. e) 5 vezes menor. 29 (UFBA-BA) A temperatura a que deve ser aquecido um gás contido em um recipiente aberto, inicialmente a 25 C, de tal modo que nele permaneça 1/5 das moléculas nele inicialmente contidas é a) C. b) 944 C. c) 454 C. d) 727 C. e) 125 C. Portal de Estudos em Química (PEQ) Página 7

8 30 (ITA-SP) A que temperatura deve ser aquecido um frasco aberto para expulsar a metade da massa de cloro gasoso que nele se encontra a 25 C? a) 50 C b) 75 C c) 323 C d) 332 C e) 596 C 31 (IME-RJ) Para medir o volume de um recipiente A, de formato irregular, contendo oxigênio a 27 C e 24,6 atm, usou-se outro recipiente B, indeformável, de 6,00 L de volume. O recipiente B quando completamente evacuado pesou 422,0 g. Fez-se a ligação entre A e B deixando que o gás passasse de A para B até que fosse atingido o equilíbrio. Nessas condições, B pesou 470,0 g. Sabendo que durante a experiência a temperatura se manteve constante (27,0 C), qual o volume de A? Dados: R = 0,082 atm.l.mol -1.K -1 ; O = (UNIFESP-SP) A oxigenoterapia, tratamento terapêutico com gás oxigênio, é indicada para pacientes que apresentam falta de oxigênio no sangue, tais como portadores de doenças pulmonares. O gás oxigênio usado nesse tratamento pode ser comercializado em cilindros a elevada pressão, nas condições mostradas na figura. No cilindro, está indicado que o conteúdo corresponde a um volume de 3 m 3 de oxigênio nas condições ambientes de pressão e temperatura, que podem ser consideradas como sendo 1 atm e 300 K, respectivamente. Dado R = 0,082 atm.l.k -1.mol -1, a massa de oxigênio, em kg, armazenada no cilindro de gás representado na figura é, aproximadamente: a) 0,98. b) 1,56. c) 1,95. d) 2,92. e) 3,90. Portal de Estudos em Química (PEQ) Página 8

9 33 (UFAL-AL) A equação geral do gás ideal é P.V = n.r.t, sendo R = 8, L atm K -1.mol -1. Esta equação também válida para gases reais, em condições adequadas, permite: ( ) Chegar à equação da lei de Boyle (PV = constante), desde que a temperatura e a natureza do gás sejam constantes. ( ) Calcular a densidade de um gás, em determinadas condições de P e T, desde que a massa molar do gás seja conhecida. ( ) Obter o valor de 100 L/mol para o volume molar de qualquer gás nas C.A.T.P. ( ) Verificar a lei de Avogadro, ou seja, volumes iguais de gases nas mesmas condições de P e T têm o mesmo número de moléculas. ( ) Maior aplicabilidade a baixas temperaturas e elevadas pressões. 34 (UFC-CE) Considere um recipiente hermeticamente fechado com capacidade de 1000 L e a uma temperatura de 27 C, onde é adicionado 1 L de água. Despreze os efeitos da temperatura sobre a densidade da água. Dados: densidade da água = 1g. ml -1 ; pressão de vapor da água a 27 C = 0,035 atm e R = 0,082 atm. L. mol -1. K -1 a) Nessas condições, haverá a evaporação completa desta massa de água? Justifique numericamente a sua resposta, considerando gás com comportamento ideal. b) Sabendo que o calor de vaporização da água a 100 C é 40,7 kj. mol -1, qual deverá ser a quantidade de calor necessária para vaporizar 1 L de água? 35 Quanto aos gases, é CORRETO afirmar que: a) sob pressão de uma atmosfera e temperatura ambiente, um mol de qualquer gás ocupa o volume de 22,4 litros b) a equação de estado que relaciona volume, temperatura, pressão e massa de um gás é chamada equação de Clapeyron c) nas transformações isométricas, o volume varia, enquanto a temperatura e a pressão permanecem constantes d) a 1 atm, 760 mmhg e 273 K, o volume de um mol de gás depende de sua posição na tabela periódica e) a expressão PV = nrt representa a lei de Boyle 36 (PUC-SP) Três recipientes de volumes fixos contêm, cada um, uma substância pura no estado gasoso. Os gases estão armazenados nas mesmas condições de temperatura e pressão e os recipientes estão representados no esquema a seguir. Pode-se afirmar que o gás contido no recipiente 2 e a massa de gás no recipiente 3 são, respectivamente, a) CO 2 e 16 g. b) N 2 e 8 g. c) CO e 24 g. d) C 4 H 8 e 24 g. e) N 2 e 16 g. Portal de Estudos em Química (PEQ) Página 9

10 37 (UFRJ-RJ) Na busca por combustíveis mais "limpos", o hidrogênio tem-se mostrado uma alternativa muito promissora, pois sua utilização não gera emissões poluentes. O esquema a seguir mostra a utilização do hidrogênio em uma pilha eletroquímica, fornecendo energia elétrica a um motor. Um protótipo de carro movido a hidrogênio foi submetido a um teste em uma pista de provas. Sabe-se que o protótipo tem um tanque de combustível (H 2 ) com capacidade igual a 164 litros e percorre 22 metros para cada mol de H 2 consumido. No início do teste, a pressão no tanque era de 600 atm e a temperatura, igual a 300 K. Sabendo que, no final do teste, a pressão no tanque era de 150 atm e a temperatura, igual a 300 K, calcule a distância, em km, percorrida pelo protótipo. 38 (FUVEST-SP) Uma equipe tenta resgatar um barco naufragado que está a 90 m de profundidade. O porão do barco tem tamanho suficiente para que um balão seja inflado dentro dele, expulse parte da água e permita que o barco seja içado até uma profundidade de 10 m. O balão dispõe de uma válvula que libera o ar, à medida que o barco sobe, para manter seu volume inalterado. No início da operação, a 90 m de profundidade, são injetados mols de ar no balão. Ao alcançar a profundidade de 10 m, a porcentagem do ar injetado que ainda permanece no balão é: (Pressão na superfície do mar = 1 atm; No mar, a pressão da água aumenta de 1 atm a cada 10 m de profundidade. A pressão do ar no balão é sempre igual à pressão externa da água.) a) 20 % b) 30 % c) 50 % d) 80 % e) 90 % 39 (FATEC-SP) Algumas companhias tabagistas já foram acusadas de adicionarem amônia aos cigarros, numa tentativa de aumentar a liberação de nicotina, o que fortalece a dependência. Suponha que uma amostra de cigarro libere 2, mol de amônia, a 27 C e 1 atm. Dado: R = 0,082 atm L K -1 mol -1. O volume de NH 3 gasoso, em ml, será, aproximadamente: a) 49 b) 4,9 c) 0,49 d) 0,049 e) 0, (UNITAU-SP) Qual a massa molecular de 45g de uma substância gasosa que está dentro de um recipiente de 3 litros a uma pressão de 5atm e a uma temperatura de 27 C? Dado: R = 0,082 atm.l/mol.k Portal de Estudos em Química (PEQ) Página 10

11 GABARITO 01- C 02- B 03- D 04- A 05- C 06- C 07- E 08- B 09-30,67 L 10-0,67 mol (4, moléculas) 11-44g 12- C 13-16u 14- A 15- E 16- C 17- A 18- D 19- B 20- C Número igual de moléculas, logo mesmo número de mols. 21- E 22-10,8kg etano (massa perdida) 23-0,075 mol N 2 = 2,1 g N a) como a estratosfera a pressão é menor, uma mesma quantidade de gás vai ocupar um volume maior: P.V = n. R. T b) Cálculo considerando as condições terrestres: P=1atm; V = área. altura = km km(3mm) = 450km 3 = 4, L P. V = n. R. T 1. 4, = n. 0, n = 1, mol Como O 3 M=48g/mol, com isso, ficamos com: m(o 3 ) = g ou kg 25-0,075 atm 26-32g 27- a) 13kg; b) L 28- B 29- A Portal de Estudos em Química (PEQ) Página 11

12 30- C 31-2L 32- E 33- V V F V F 34- a) Pela equação de gases ideais tem-se n = (0,035 atm L)/(0,082 atm. L. mol -1. K K). Assim n = 1,42 mol. A partir dessa quantidade em mol, pode-se calcular a massa de água (massa molar = 18,0 g.mol -1 ) como sendo aproximadamente 26,0 g. Como a densidade da água é 1 g.ml -1, tem-se que 26,0 ml deverão ser evaporados. Assim, pode-se afirmar que não haverá a evaporação completa de 1 L de água. b) Para uma quantidade de 1 L ou 1000 ml com densidade de 1 g. ml -1, tem-se 1000 g de água. Esta massa equivale a aproximadamente 55,6 mol de água. Como o calor de vaporização é 40,7 kj por mol de água, tem-se que a quantidade de calor necessária para vaporizar 55,6 mol é aproximadamente 2263 kj. 35- B 36- C 37-66km 38- A 39- B 40- MM = 73,8 u Portal de Estudos em Química (PEQ) Página 12